整点报时数字钟课程设计 - 图文

信息工程学院

课程设计报告书

（2009 /2010 学年第二学期）

课程名称 ： 电子技术课程设计 题 目 ： 能整点报时的电子表 专业班级 ： 自动化111 学生姓名 ： 胡义海 学 号： 6100311301 指导教师 ： 康耀明 设计成绩 ：

1课程设计目的 ............................................................................................................................................ 1 2系统的方案设计 ........................................................................................................................................ 1 3 系统的详细设计 ....................................................................................................................................... 2 3.1脉冲产生和分频电路 ......................................................................................................................... 2 3.1.1脉冲产生和分频电路的设计 .................................................................................................... 2 3.1.2馆建器件74 LS74的介绍 ........................................................................................................ 3 3.1.3关键器件CD4060的介绍 .......................................................................................................... 3 3.2计时电路 ............................................................................................................................................. 5 3.2.1分，秒计时电路的设计 ............................................................................................................ 5 3.2.2小时计时电路的设计 ................................................................................................................ 7 3.2.3关键器件CD4510的介绍 .......................................................................................................... 8 3.3显示译码电路 ................................................................................................................................... 10 3.3.1显示译码电路的设计 .............................................................................................................. 10 3.3.2关键器件CD4511和数码管的介绍 ........................................................................................ 11 3.4校时电路 ........................................................................................................................................... 12 3.4.1校时的电路的详细设计 .......................................................................................................... 12 3.4.2关键器件RS触发器的详细介绍 ............................................................................................ 13 3.5整点报警电路 ................................................................................................................................... 15 4 心得体会 ................................................................................................................................................. 19 5 参考文献 ................................................................................................................................................. 19

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1课程设计目的

※让学生掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法； ※进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力； ※提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力； ※培养书写综合实验报告的能力。

2系统的方案设计

2．1简述

数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时﹑日的记时装置，与传统的机械钟相比，他具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑码头﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。 2．2课程设计题目描述和要求

（1）设计一个有“时”、“分”、“秒”（12小时59分59秒）显示，且有校时功能的电子钟； （2）用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验箱上进行组装、调试； （3）画出框图和逻辑电路图，写出设计、实验总结报告；

（4）选做：整点报时。在59分50秒输出一高电平驱动鸣声器发生。 2.3数字电子钟基本原理

2.3.1数字电子钟的逻辑图如图1所示由振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。

振构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入秒计数器，秒计数结果通过秒译码器译码并且通过显示器显示出来，当达到60时向分位进位，分位和十位也是如此。

2.3.2可手动校正：能分别进行秒﹑分﹑时﹑日的校正。只要将开关置于手动位置，可分别对秒

﹑分﹑时﹑日进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。 2.3.3整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫。

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图1数字钟逻辑电路图

3 系统的详细设计

3.1脉冲产生和分频电路

3.1.1脉冲产生和分频电路的设计

石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。石英振荡电路图如图2所示。

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图2 石英振荡电路图

3.1.2馆建器件74 LS74的介绍

在晶振产生震荡进行第二次分频时用到分频器件74LS74。其引脚图如图3所示。

图3 74LS74引脚图

3.1.3关键器件CD4060的介绍

秒脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形﹑分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出。CD4060引脚图和真值表如图4所示，连接方式如图5所示。

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图4 CD4060引脚图和真值表

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图5 CD4060连接方式

3.2计时电路

3.2.1分，秒计时电路的设计

秒﹑分﹑为60﹑60进制计数器。秒﹑分﹑均为60进制，即显示00—59，它们的各位为十进制，十位为六进制。数字钟采用计数器使用的是CD4510加减计数器，数字钟采用的是加计数功能。其 其连接图如图6。整个系统由脉冲电流从CLK端输入，驱动计数器CD4510计数，CD4510以8421BCD码进行十进制计数，并接把结果传输给译码器CD4511，CD4511将其译码驱动共阴极数码管显示出数字。其中秒的各位直接向十位进位，其进位信号直接输给十位的CLK端。秒的十位为六进制计数器，只要将其输出的11.14角接入与门回送到RST端即可。仅为连接图如图7分位其功能和秒位类似，在此就不一一列出了，不过，其各位的脉冲信号要接秒十位的进位信号，其他都一样。

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图6 CD4510连接图

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图7 秒分进位连接图

3.2.2小时计时电路的设计

小时为24进制计数器。小时为24进制，即显示00—23，它们的各位为十进制，十位为2进制。数字钟采用计数器使用的是CD4510加减计数器，数字钟采用的是加计数功能。其连接方法是十位的11角和个位的14角接入一个与门回送到十位和个位的RST端，其连接图如图8。

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图8 小时进位连接图

3.2.3关键器件CD4510的介绍

表一 十进制同步加减计数器CC4511

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3.3显示译码电路

3.3.1显示译码电路的设计

CD4510与CD4511相连，CD4511的连接方式为3.4角接电源。5角接地。7.1.2.6角分别接计数器来的信号。9到15分别接显示器的各角。其连接图如图9。

图9 CD4511连接图

本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字，显示器有两种：共阳极显示器或共阴极显示器。连接图如图10所示。

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图10 CD4511以显示管连接图

3.3.2关键器件CD4511和数码管的介绍

CD4511 是一组用来作为BCD 对共阴极LED 七段显示器译码的包装。其引脚图如图11所示。

图11 CD4511引脚图

在CD4511中LT：做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，

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使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正常*。

BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时) 则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出 来造成字型的系乱。CD4511和数码管的链接原理图如图12

图12 CD4511和数码管的链接原理图

LE：数据栓锁致能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功能。当LE=0 时(LT=1 且 BI=1)，DCBA 数据会被送入IC 的缓存器中保存，以供译码器码；当LE=1 时，则IC 中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA数据供译码器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0 转为1 以 前的资料。

3.4校时电路

3.4.1校时的电路的详细设计

在刚刚开机接通电源时，由于时﹑分﹑秒均为任意值，所以，需进行调整。置开关在手动位置，分别对时﹑分﹑秒﹑日进行单独计数，计数脉冲由单次脉冲或连续脉冲输入。在数字钟中采用了一个

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74LS00和74LS08两个集成电路块，用到了其内部两个与非门和两个与门。其连接方法如图14：

图14 校时电路图

其中，当正常计时时S1、S2、S3都打向右侧。让进位信号能够正常进位，当需要调整时，只需将要调整的位的开关打向左侧然后控制S4即可。

3.4.2关键器件RS触发器的详细介绍

在开关S4后加一个有两个与非门构成的RS触发器，其目的是消除因操纵开关而产生的抖动，防止干扰。

电路结构

把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS触发器，其逻辑电路如图15所示。它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q。

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